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一种具有毫米波天线模组的电子设备的制作方法

2022-02-20 14:47:20 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及通信技术领域,尤其涉及一种具有毫米波天线模组的电子设备。


背景技术:

2.天线作为发射和接收电磁波的元件,是电子设备的重要组成部分。目前,随着5g技术的发展,电子设备所需的天线的数量也越来越多,部分天线为设置在电子设备的电路板上。当电子设备组装完成后,设置于电路板上的天线将被后盖遮挡,天线需要通过后盖进行毫米波电磁波信号的接收和发送。由于该后盖的存在,会对毫米波电磁波信号进行一定程度的反射或者损耗,而导致毫米波电磁波信号衰减较大,影响天线辐射性能。


技术实现要素:

3.本技术实施例提供一种具有毫米波天线模组的电子设备,能够实现提升天线辐射性能,且减小电子设备的尺寸。
4.第一方面,本技术实施例提供一种具有毫米波天线模组的电子设备,包括:电路板、后盖以及毫米波天线模组,毫米波天线模组设置于电路板的朝向所述后盖的面上,至少用于发射毫米波电磁波信号;其中,后盖和电路板中的至少一个设置有同相反射结构,同相反射结构用于将接收到的毫米波电磁波信号进行反射,且同相反射结构接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同;毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射,电路板与所述后盖之间的距离满足每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同。
5.从而,本技术中,通过对电路板与后盖之间的距离进行设置,毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同,由于每次到达后盖的毫米波电磁波信号会部分透射,而透射出去的毫米波电磁波信号的相位等于到达后盖的毫米波电磁波信号的相位,因此,每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,相同相位的毫米波电磁波信号互相加强,相互增益,最终的整体回波损耗较低,而不仅可以让大部分电磁波能量透过后盖,还能产生高增益的效果。相比未设置该同相反射结构,通过在后盖和电路板中的至少一个设置同相反射结构a1,能够使得电路板与后盖之间以更小的距离,就能够实现毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同,减少整机厚度,且能提升天线辐射性能。
6.一种可能的实施方式中,当后盖或电路板设置有同相反射结构时,设置有同相反射结构的后盖或电路板将接收到的毫米波电磁波信号进行反射,且接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同;当后盖或电路板未设置有同相反射结构时,未设置有同相反射结构的后盖或电路板将接收到的毫米波电磁波信号进行反射,且反射的毫米波电磁波信号与接收的毫米波电磁波信号的相位之差为-π。由于同相反射结构接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同,即经过同相反射结构反射的毫米
波电磁波信号,反射前后的相位的改变为零,因此,毫米波电磁波信号仅改变方向而不变化相位,通过在后盖和电路板中的至少一个设置同相反射结构,能够使得电路板与后盖之间以较小的距离,就能够实现毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同。
7.一种可能的实施方式中,电路板与后盖之间的距离根据经过后盖反射时的第一变化相位、经过电路板反射时的第二变化相位以及毫米波电磁波信号的波长得出。
8.一种可能的实施方式中,电路板与后盖之间的距离d=n*λ/2-(δφ1 δφ2)*λ/4π,其中,δφ1为经过后盖反射后改变的第一变化相位,δφ2为经过电路板反射后改变的第二变化相位,λ为毫米波电磁波信号的波长,n为0或正整数。从而,通过该公式可以看出,在满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,当δφ1和δφ2中至少一个为零时,可有效减少距离d。
9.一种可能的实施方式中,当只有后盖设置有同相反射结构时,电路板与后盖之间的距离为未设置有同相反射结构的电路板与设置有同相反射结构的后盖之间的距离,且根据经过设置有同相反射结构的后盖反射时的第一变化相位、经过未设置有同相反射结构的电路板反射时的第二变化相位以及毫米波电磁波信号的波长得出;当只有电路板设置有同相反射结构时,电路板与后盖之间的距离为设置有同相反射结构的电路板与未设置有同相反射结构的后盖之间的距离,且根据经过未设置有同相反射结构的后盖反射时的第一变化相位、经过设置有同相反射结构的电路板反射时的第二变化相位以及毫米波电磁波信号的波长得出;当后盖和电路板均设置有同相反射结构时,电路板与后盖之间的距离为设置有同相反射结构的电路板与设置有同相反射结构的后盖之间的距离,且根据经过设置有同相反射结构的后盖反射时的第一变化相位、经过设置有同相反射结构的电路板反射时的第二变化相位以及毫米波电磁波信号的波长得出。即,本技术实施例中,电路板或后盖如果设置有同相反射结构,则为设置有同相反射结构的电路板或后盖,如果未设置有同相反射结构,则为未设置有同相反射结构的电路板或后盖。
10.一种可能的实施方式中,当只有后盖设置有同相反射结构时,δφ1=0,δφ2=-π,电路板与后盖之间的距离为电路板与设置有同相反射结构的后盖之间的距离,且等于λ/4 n*λ/2。从而,当只有后盖设置有同相反射结构时,由于δφ1=0,在满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,可有效减少距离d。
11.一种可能的实施方式中,当只有电路板设置有同相反射结构时,δφ1=-π,δφ2=0,电路板与后盖之间的距离为设置有同相反射结构的电路板与后盖之间的距离,且等于λ/4 n*λ/2。从而,当只有电路板设置有同相反射结构时,由于δφ2=0,在满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,也可有效减少距离d。
12.一种可能的实施方式中,当电路板与后盖均设置有同相反射结构时,δφ1=0,δφ2=0,电路板与后盖之间的距离为设置有同相反射结构的电路板与设置有同相反射结构的后盖之间的距离,且等于n*λ/2。从而,当电路板与后盖均设置有同相反射结构时,由于δφ1=0,且δφ2=0,在满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之
间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,可进一步减少距离d。
13.一种可能的实施方式中,同相反射结构为单层结构,当后盖设置有同相反射结构时,同相反射结构设置于后盖的朝向电路板的面;当电路板设置有同相反射结构时,同相反射结构设置于电路板的朝向后盖的面。其中,同相反射结构为单层结构时,仅需在后盖的朝向电路板的一侧设置该同相反射结构,不影响后盖的外观,且简化了工艺。
14.一种可能的实施方式中,同相反射结构包括多个间隔设置的反射单元,每一反射单元均为单层金属结构。
15.一种可能的实施方式中,后盖包括依次层叠设置的内膜层以及后盖本体,内膜层具有特定的图案和/或颜色,后盖本体为透明材质制成,内膜层设置于后盖本体的朝向电路板的面,当后盖设置有同相反射结构时,同相反射结构设置于内膜层的朝向电路板的面。其中,当同相反射结构为单层结构时,后盖可仅包括内膜层以及后盖本体,简化工艺。
16.一种可能的实施方式中,当后盖设置有同相反射结构时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号为到达反射单元的毫米波电磁波信号,电路板与后盖之间的距离满足每次到达反射单元的毫米波电磁波信号的相位相同。
17.一种可能的实施方式中,同相反射结构为双层结构,包括第一结构层以及第二结构层,当后盖设置有同相反射结构时,同相反射结构的第一结构层设置于后盖的朝向电路板的面,第二结构层设置于后盖中;当电路板设置有同相反射结构时,同相反射结构的第一结构层设置于电路板的朝向后盖的面,第二结构层设置于电路板中的某一层或者电路板的背离后盖的面。其中,通过将同相反射结构设置为双层结构,由于双层结构更有利于实现对毫米波电磁波信号的同相反射,可有效提升同相反射结构的同相反射特性。
18.一种可能的实施方式中,同相反射结构包括多个间隔设置的反射单元,每一反射单元包括第一反射结构以及第二反射结构,所有反射单元的第一反射结构形成第一结构层,所有反射单元的第二反射结构形成第二结构层。
19.一种可能的实施方式中,当后盖设置有同相反射结构时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号为到达第一反射结构的毫米波电磁波信号,电路板与后盖之间的距离满足每次到达第一反射结构的毫米波电磁波信号的相位相同。
20.一种可能的实施方式中,每一反射单元的第一反射结构与第二反射结构在后盖的厚度方向上对应设置。
21.一种可能的实施方式中,第一反射结构为方形金属片,第二反射结构为十字形金属片。从而,通过将第一反射结构为方形金属片,第二反射结构为十字形金属片,可有效实现同相反射特性。
22.一种可能的实施方式中,每一反射单元的方形金属片与十字形金属片的几何中心在后盖的厚度方向的投影重合。通过将第一反射结构设置为方形金属片,第二反射结构设置为十字形金属片,且每一反射单元的方形金属片与十字形金属片的几何中心在后盖的厚度方向的投影重合,可有效提升同相反射的精度。
23.一种可能的实施方式中,后盖包括依次层叠设置的内膜层、后盖本体以及外膜层,内膜层设置于后盖本体的朝向电路板的面,外膜层设置于后盖本体的背离电路板的面,当后盖设置有同相反射结构时,同相反射结构的第一结构层设置于内膜层的朝向电路板的
面,第二结构层设置于后盖本体与外膜层之间。
24.一种可能的实施方式中,内膜层具有特定的图案和/或颜色,后盖本体为玻璃材料制成,外膜层为透明材料制成,外膜层用于对第二结构层进行保护,内膜层的图案和/或颜色通过后盖本体以及外膜层呈现出来,以作为后盖的图案和/或颜色。
25.本技术中,通过对电路板与后盖之间的距离进行设置,毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同,由于每次到达后盖的毫米波电磁波信号会部分透射,而透射出去的毫米波电磁波信号的相位等于到达后盖的毫米波电磁波信号的相位,因此,每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,相同相位的毫米波电磁波信号互相加强,相互增益,最终的整体回波损耗较低,而不仅可以让大部分电磁波能量透过后盖,还能产生高增益的效果。相比未设置该同相反射结构,本技术通过在后盖和电路板中的至少一个设置同相反射结构,能够使得电路板与后盖之间以更小的距离,就能够实现毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位相同,减少整机厚度,且能提升天线辐射性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本技术实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
27.图1为本技术实施例提供的一种具有毫米波天线模组的电子设备的结构示意图;
28.图2为本技术一实施例中的具有毫米波天线模组的电子设备的示意出部分结构的横截面示意图;
29.图3为本技术一实施例中的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射传输的示意图;
30.图4为本技术另一实施例中的具有毫米波天线模组的电子设备的示意出部分结构的横截面示意图;
31.图5为本技术再一实施例中的具有毫米波天线模组的电子设备的示意出部分结构的横截面示意图;
32.图6为本技术实施例中的通过仿真毫米波电磁波信号在多种情况下得出的回波损耗示意图;
33.图7至图9分别为本技术实施例中的多种情况下的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图;
34.图10为本技术一实施例中的后盖设置有同相反射结构时的平面示意图;
35.图11为本技术一实施例中的后盖的结构示意图;
36.图12为本技术另一实施例中的后盖的结构示意图;
37.图13为本技术另一实施例中的反射单元的示意图;
38.图14为本技术另一实施例中的后盖设置有同相反射结构时的平面示意图;
39.图15为本技术实施例中仿真毫米波电磁波信号通过设置有同相反射结构的后盖的反射相位示意图;
40.图16为本技术实施例中仿真毫米波电磁波信号通过设置有同相反射结构的后盖
的反射幅度示意图;
41.图17为本技术一实施例中的毫米波天线模组的平面示意图;
42.图18为本技术一实施例中的毫米波天线模组的横截面示意图。
具体实施方式
43.下面结合本技术实施例中的附图对本技术实施例进行描述。
44.请参阅图1,图1是本技术实施例提供的一种具有毫米波天线模组的电子设备1000(本技术中,以下简称为电子设备1000)的结构示意图。
45.电子设备1000可以是手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算机设备、无线局域网(wireless local area network,wlan)设备或路由器等具有无线通信功能的电子产品。在一些应用场景下,电子设备1000也可以叫做不同的名称,例如:用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、无线电子设备、用户代理或用户装置、蜂窝电话、无线电话、会话启动协议(session initiation protocol,sip)电话、无线本地环路(wireless local loop,wll)站、个人数字处理(personal digital assistant,pda)、5g网络或未来演进网络中的终端设备等。
46.一些实施例中,电子设备1000也可以是一种部署在无线接入网用以提供无线通信功能的设备,包括但不限于:基站、中继站、接入点、车载设备、无线保真(wireless-fidelity,wi-fi)的站点、无线回传节点、小站、微站等等。其中,基站可以是基站收发台(base transceiver station,bts)、节点b(nodeb,nb)、演进型基站b(evolutional node b,enb或enodeb)、nr(new radio)系统中的传输节点或收发点(transmission reception point,trp或者tp)或者下一代节点b(generation nodeb,gnb)、未来通信网络中的基站或网络设备。本技术实施例以电子设备1000是手机为例进行说明。
47.电子设备1000包括壳体100、显示模组200、电路板300、受话器(图未示)和扬声器(图未示),显示模组200安装于壳体100并与壳体100配合形成收容腔,电路板300、受话器和扬声器均安装于收容腔内。
48.壳体100可以包括边框110和后盖120,后盖120固定于边框110的一侧。边框110与后盖120可以为一体成型的结构,以保证壳体100的结构稳定性。或者,边框110与后盖120也可以通过组装方式彼此固定。壳体100设有扬声孔1001,扬声孔1001的数量可以为一个或多个。示例性的,扬声孔1001的数量为多个,多个扬声孔1001设于边框110。扬声孔1001连通壳体100的内侧与壳体100的外侧。需要说明的是,本技术实施例所描述的“孔”是指具有完整孔壁的孔。
49.显示模组200固定于边框110的另一侧。显示模组200和后盖120分别固定于边框110的两侧。用户使用电子设备1000时,显示模组200朝向用户放置,后盖120背离用户放置。显示模组200设有受话孔2001,受话孔2001为贯穿显示模组200的通孔。其中,显示模组200所在的面为电子设备1000的正面,电子设备1000的背离显示模组200的一面为电子设备1000的背面,后盖120用于封盖电子设备1000的背面。其中,显示模组200包括显示屏及其驱动电路。显示模组200可为触摸显示模组。
50.电路板300位于后盖120和显示模组200之间。其中,电路板300可以为电子设备1000的主板(main board)。受话器位于电子设备1000的顶部,受话器发出的声音经受话孔
2001传输至电子设备1000的外部,以实现电子设备1000的声音播放功能。扬声器位于电子设备1000的底部,扬声器发出的声音能够经扬声孔1001传输至电子设备1000的外部,以实现电子设备1000的声音播放功能。
51.应当理解的是,本技术实施例描述电子设备1000时所采用“顶”和“底”等方位用词主要依据用户手持使用电子设备1000时的方位进行阐述,以朝向电子设备1000顶侧的位置为“顶”,以朝向电子设备1000底侧的位置为“底”,并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对电子设备1000于实际应用场景中的方位的限定。在一些实施例中,电子设备1000的底部为设置有耳机孔、usb孔的端部,电子设备1000的顶部为与设置有耳机孔、usb孔的端部相对的另一端部。
52.其中,本技术实施例中,后盖120的厚度指的是与后盖120的内外面之间的距离,后盖120的内外面指的是后盖120的与显示模组200的屏面大致平行的面,厚度方向指的是垂直于后盖120的内外面的方向,也即垂直于显示模组200的屏面的方向。
53.请一并参阅图2,图2为一实施例中的电子设备1000的示意出部分结构的横截面示意图。如图2所示,电子设备1000包括电路板300、后盖120以及设置于电路板300上的毫米波天线模组400,毫米波天线模组400设置于电路板300上的朝向后盖120的一侧,毫米波天线模组400用于发射和接收毫米波电磁波信号。其中,后盖120和电路板300中的至少一个设置有同相反射结构a1,毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射,电路板300与后盖120之间的距离满足每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同。
54.从而,本技术中,虽然后盖120会对毫米波电磁波信号进行反射,但是通过对电路板300与后盖120之间的距离进行设置,毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同,由于每次到达后盖120的毫米波电磁波信号会部分透射,而透射出去的毫米波电磁波信号的相位等于到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位,因此,每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,相同相位的毫米波电磁波信号互相加强,相互增益,最终的整体回波损耗较低,而不仅可以让大部分电磁波能量透过后盖,还能产生高增益的效果。相比未设置该同相反射结构a1,本技术通过在后盖120和电路板300中的至少一个设置同相反射结构a1,能够使得电路板300与后盖120之间以更小的距离,就能够实现毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同,减少整机厚度,且能提升天线辐射性能。其中,具体的原理将在后面进行阐述。
55.此外,在后盖120或电路板300未设置同相反射结构时,发射至后盖120或电路板300的毫米波电磁波信号还会少部分沿着后盖120或电路板300的表面传播,而形成表面波,造成能量损耗。本技术中,在后盖120和电路板300中的至少一个设置同相反射结构a1,还能在毫米波电磁波信号在到达后盖120或电路板300的表面时,减少甚至消除沿着后盖120或电路板300的表面传播所产生的表面波,从而减少能量损耗。
56.其中,本技术中,后盖120为会对毫米波电磁波信号进行部分反射以及部分透射的材料制成,例如,玻璃材质、陶瓷材质等等。
57.需要说明的是,本技术实施例中所提及的“相位相同”,不是数学意义上绝对的严
格的定义,允许存在少量偏差,例如,相位相同允许偏差预设相位范围内,例如,相位相同可为相位之差在-π/30~π/30范围内,由于2π周期相位等于360度,换算成角度,相位相同,角度差在-6
°
~6
°
范围内。其中,该预设相位范围也可以为其他较小的范围。
58.其中,同相反射结构a1具有同相反射特性,即,同相反射结构a1接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同,即相位保持不变。当后盖120或电路板300设置有同相反射结构a1时,设置有同相反射结构a1的后盖120或电路板300将接收到的毫米波电磁波信号进行反射,且接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同,即相位保持不变。当后盖120或电路板300未设置有同相反射结构a1时,未设置有同相反射结构a1的后盖120或电路板300则如普通的物体对电磁波的反射一样,将接收到的毫米波电磁波信号进行反射,且反射的毫米波电磁波信号与接收的毫米波电磁波信号与的相位之差为-π,即,未设置有同相反射结构a1的后盖120或电路板300接收的毫米波电磁波信号在经过未设置有同相反射结构a1的后盖120或电路板300反射后,相位改变为-π。同相反射结构a1的具体原理结构将在后面进行介绍。
59.由于同相反射结构a1接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同,即经过同相反射结构a1反射的毫米波电磁波信号,反射前后的相位的改变为零,因此,毫米波电磁波信号仅改变方向而不变化相位,通过在后盖120和电路板300中的至少一个设置同相反射结构a1,能够使得电路板300与后盖120之间以较小的距离,就能够实现毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同。更具体的原理将在后面进行阐述。
60.其中,图2示意的为只有后盖120设置有同相反射结构a1的示例。显然,后盖120和电路板300中的至少一个设置有同相反射结构a1,包括只有后盖120设置有同相反射结构a1、只有电路板300中设置有同相反射结构a1,以及后盖120设置有同相反射结构a1。
61.请一并参阅图3,为本技术一实施例中的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射传输的示意图。
62.其中,设毫米波电磁波信号经过后盖120反射时的第一变化相位为δφ1,经过电路板300反射时的第二变化相位为δφ2,即,毫米波电磁波信号经过后盖120反射后的相位与毫米波电磁波信号被后盖120接收时的相位之差为δφ1,毫米波电磁波信号经过电路板300反射后的相位与毫米波电磁波信号被电路板300接收时的相位之差为δφ2。其中,电路板300与后盖120之间的距离d与经过后盖120反射时的第一变化相位δφ1、经过电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长相关。即,电路板300与后盖120之间的距离d可根据经过后盖120反射时的第一变化相位δφ1、经过电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长得出。
63.其中,如图3所示,毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号到达后盖120时,部分透射出去,部分被反射,设当前毫米波电磁波信号到达后盖120的相位为φ0,如果下次毫米波电磁波信号到达后盖120的相位等于φ0 2nπ(n=0,1,2
……
,即,n为0或正整数),则与上次毫米波电磁波信号到达后盖120的相位φ0的差值为φ0 2nπ-φ0,即,相差0或者2π的整数倍,而2π为一个周期的相位,相差2π的整数倍仍是相同的相位,因此,满足同相辐射条件,即每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同。
64.而由于毫米波电磁波信号每传输一个波长的距离,相位改变为2π,因此,可以得
出,δφ/s=2π/λ,也即,δφ=2π*s/λ其中,s为传输距离,δφ为电磁波传输该传输距离s后改变的相位,λ为毫米波电磁波信号的波长,再考虑毫米波电磁波信号经过后盖120反射时的第一变化相位为δφ1,经过电路板300反射时的第二变化相位为δφ2,设电路板300与后盖120之间的距离为d,则毫米波电磁波信号在相邻两次到达后盖120的传输距离则为2d,如果要满足本次与上次毫米波电磁波信号到达后盖120的相位的差值为2nπ,则需要经过毫米波电磁波信号在经过相邻两次到达后盖120的传输距离导致的相位改变与第一变化相位为δφ1、第二变化相位为δφ2之和为2nπ,则可以得出第一公式:2π*2d/λ (δφ1 δφ2)=2nπ,其中,δφ1为经过后盖120反射后改变的第一变化相位,δφ2为经过电路板300反射后改变的第二变化相位,λ为毫米波电磁波信号的波长,n为0或正整数。
65.该第一公式可转换为如下的第二公式:d=n*λ/2-(δφ1 δφ2)*λ/4π,其中,δφ1为经过后盖120反射后改变的第一变化相位,δφ2为经过电路板300反射后改变的第二变化相位,λ为毫米波电磁波信号的波长,n为0或正整数。
66.从而,本技术实施例中,电路板300与后盖120之间的距离d满足第二公式:d=n*λ/2-(δφ1 δφ2)*λ/4π时,则可以满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同。
67.其中,由于本技术中,δφ1以及δφ2要么是0,要么是-π,从上述第二公式可看出,电路板300与后盖120之间的距离d与经过后盖120反射后改变的第一变化相位δφ1,δφ2为经过电路板300反射后改变的第二变化相位δφ2的绝对值是正相关,因此,当减小第一变化相位δφ1的绝对值以及第二变化相位δφ2的绝对值中的至少一个,可以在满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,有效减小距离d,减小整机厚度。
68.其中,当电路板300与后盖120均未设置同相反射结构a1时,经过未设置有同相反射结构a1的后盖120反射后改变的第一变化相位δφ1与未设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2均等于-π,从而,d=n*λ/2-(-π -π)*λ/4π=λ/2 n*λ/2。
69.本技术实施例中,通过在后盖120和电路板300中的至少一个设置同相反射结构a1,由于当后盖120或电路板300设置有同相反射结构a1时,设置有同相反射结构a1的后盖120或电路板300将接收到的毫米波电磁波信号进行反射,且接收的毫米波电磁波信号与反射的毫米波电磁波信号的相位相同,即相位保持不变,从而,第一变化相位δφ1以及第二变化相位δφ2中的至少一个为零,(δφ1 δφ2)的绝对值将明显减小,则在n相同时,可减小距离d,减小整机厚度。
70.其中,本技术实施例中,当只有后盖120设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为未设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且根据经过设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1、经过未设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长λ得出。当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300与未设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且根据经过未设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δ
φ1、经过设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长λ得出。当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且根据经过设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1、经过设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长λ得出。
71.即,本技术实施例中,电路板300或后盖120如果设置有同相反射结构a1,则应理解为设置有同相反射结构a1的电路板300或后盖120,如果未设置有同相反射结构a1,则应理解为未设置有同相反射结构a1的电路板300或后盖120。
72.具体的,图2及图3所示的为只有后盖120设置有同相反射结构a1时的示意图,即,在本实施例中,只有后盖120设置有同相反射结构a1。当只有后盖120设置有同相反射结构a1时,经过设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1=0,经过未设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2=-π,电路板300与后盖120之间的距离d为电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,而第二公式可以进一步简化为:d=n*λ/2-(0 -π)*λ/4π=λ/4 n*λ/2。从而,当只有后盖120设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离d为未设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且等于λ/4 n*λ/2。其中,当n等于0时,电路板300与后盖120之间的距离d为λ/4,从而,当只有后盖120设置有同相反射结构a1时,在满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,电路板300与后盖120之间的距离最短可为λ/4。
73.由此可见,当只有后盖120设置有同相反射结构a1,可以在满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,有效减小距离d,减小整机厚度。且通过后盖120设置同相反射结构a1,电子设备1000仅需要对后盖120进行改进,可简化整机装配和制造的流程。其中,同相反射结构a1可以在制作后盖120时与后盖120一体制成,即,可一体制成具有同相反射结构a1的后盖120,简化工艺。
74.请参阅图4,为本技术另一实施例中的电子设备1000的示意出部分结构的横截面示意图。如图4所示,在另一实施例中,只有电路板300设置有同相反射结构a1,如前所论述的,当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300与未设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且根据经过未设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1、经过设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长λ得出。
75.具体的,当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,经过未设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1=-π,经过设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2=0,电路板300与后盖120之间的距离d为未设置有同相反射结构a1的后盖120与设置有同相反射结构a1的电路板300之间的距离,而第二公式可以进一步简化为:d=n*λ/2-(-π 0)*λ/4π=λ/4 n*λ/2。从而,当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离d为设置有同相反射结构a1的电路板300与未设置
有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且等于λ/4 n*λ/2。其中,当n等于0时,电路板300与后盖120之间的距离d为λ/4,从而,当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,在满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,电路板300与后盖120之间的距离最短可为λ/4。
76.因此,当只有电路板300设置有同相反射结构a1,也可以在满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,有效减小距离d,减小整机厚度。且通过电路板300设置同相反射结构a1,不影响后盖结构和外观,不影响整机外观,无需额外设置外涂层。其中,同相反射结构a1可以在制作电路板300时与电路板300一体制成,即,可一体制成具有同相反射结构a1的电路板300,简化工艺。
77.请参阅图5,为本技术再一实施例中的电子设备1000的示意出部分结构的横截面示意图。如图5所示,在另一实施例中,后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1,如前所论述的,当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,且根据经过设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1、经过设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2以及毫米波电磁波信号的波长λ得出。
78.具体的,当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,经过设置有同相反射结构a1的后盖120反射时的第一变化相位δφ1=0,经过设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2=0,电路板300与后盖120之间的距离d为设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离,而第二公式可以进一步简化为:d=(0 0)*λ/4π n*λ/2=n*λ/2。从而,当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离d为设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120,且等于n*λ/2。
79.因此,当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,在满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同的前提下,相比后盖120和电路板300中的一个设置有同相反射结构a1的情况下所需的距离更小。因此,可以进一步减小后盖120和电路板300之间的距离,减小整机厚度。
80.其中,当n=0时,理论上来说,设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120将等于0*λ/2,即等于零,但为了毫米波电磁波信号传播的空间需求,以及为了避免后盖120与电路板300直接接触,本技术中,当n=0时,设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离近似于零,但不等于零。例如,设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离小于预设值,该预设值可为波长λ的1/m,m可为100、110、120等数值。
81.如前所述的,毫米波电磁波信号每传输一个波长的距离,相位改变为2π,从而,当到达后盖120的毫米波电磁波信号经后盖120反射后,到达电路板300,并经电路板300再次反射到后盖120的传输距离为2d,也即,为设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同
相反射结构a1的后盖120之间的距离d的两倍。由于设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120的变化相位均为零,因此,经过该传输距离2d,相邻两次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位变化δφ=2π*2d/λ。
82.一般,相位变化越小越好,即,要保证相邻两次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位基本相同,如前所述的,可为相位变化δφ在-π/30~π/30之间,也即,相位变化的绝对值为0~π/30,将δφ=2π*2d/λ代入,可得到,2π*2d/λ在0~π/30之间,从而,在一实施例中,d可为大于0到大致为λ/120之间的值。显然,以上只是举例,当相位相同可为相位变化δφ在其他范围内,当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离可为其他合适的值。只要能够满足毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位基本相同,能够实现每次到达后盖120的毫米波电磁波信号之间相互增益,而实现高增益效果即可。
83.请一并参阅图6,为本技术实施例中的通过仿真毫米波电磁波信号在多种情况下得出的回波损耗示意图。其中,图6中的横坐标为频率(单位为ghz),纵坐标为回波损耗,也称为s参数(单位为db)。其中,多种情况包括了1)情况一:自由空间(毫米波天线模组上方无后盖);2)情况二:毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构;3)情况三:毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖上设置有同相反射结构。
84.其中,以毫米波电磁波信号为频率是28ghz的毫米波电磁波信号作为测试用信号,由波长λ=υ/f可得出,自由空间的波长为10.7mm,其中,υ为毫米波电磁波信号在自由空间的传播速度,为3*108m/s,f为电磁波频率,即如前所述的28ghz。
85.设情况一,即自由空间下的输入回波损耗为s11-1;设情况二,即毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构下的输入回波损耗为s11-2;设情况三,即毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖上设置有同相反射结构下的输入回波损耗为s11-3。其中,输入回波损耗为毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号的反射系数,输入回波损耗越低,则毫米波电磁波信号的损耗越小。
86.如图6所示,情况一下的输入回波损耗s11-1以及情况三下的输入回波损耗s11-3均较小,且均显著小于情况二下的输入回波损耗s11-2。具体的,如图6所示,情况一下的输入回波损耗s11-1大约为-18db,情况三下的输入回波损耗s11-3大约为-13db,而情况二下的输入回波损耗s11-2大约为-5db。
87.通过分析,情况一为自由空间情况,即毫米波天线模组上方无后盖,此时,不会有后盖对毫米波电磁波信号造成反射,因此回波损耗很低。情况二为毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构,如前所述的,当电路板与后盖均未设置同相反射结构时,经过未设置有同相反射结构的后盖反射后改变的第一变化相位δφ1与未设置有同相反射结构a1的电路板300反射时的第二变化相位δφ2均等于-π,从而,电路板与后盖的距离d=n*λ/2-(π π)*λ/4π=λ/2 n*λ/2时,才满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同。因此,毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电
路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构时,不能满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同,因此,回波损耗较高。
88.而情况三为毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖上设置有同相反射结构,如前所述的,当只有后盖上设置有同相反射结构时,后盖与电路板之间的距离为λ/4,满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同,也即每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,因此,所有透射出去的毫米波电磁波信号由于相位相同,会互相增益,因此,此时整体的回波损耗较低,基本能够实现全透射的效果。
89.因此,通过上述仿真得出的回波损耗图,印证了:当只有后盖上设置有同相反射结构时,后盖与电路板之间的距离为λ/4时,可以满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同。
90.其中,图6具体是仿真各种情况下毫米波电磁波信号透射出去的毫米波电磁波信号的整体回波损耗示意图。
91.请一并参阅图7至图9,分别为本技术实施例中的前述三种情况下的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图。具体的,图7为情况一,即自由空间(毫米波天线模组上方无后盖)下的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图。图8为情况二,即毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构下的天线辐射方向图。图9为情况三,即毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖上设置有同相反射结构下的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图。
92.其中,同样以频率是28ghz的毫米波电磁波信号作为测试用信号,如图7至图9所示的每一种情况下的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图,示意出了多个方向波束下的增益效果,其中,毫米波电磁波信号会在正负45
°
范围内进行扫描,图7至图9所示的每一种情况下的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图中,选取了0
°
、30
°
以及45
°
为例子进行说明。
93.其中,图7至图9中,深色且较大的部分为主瓣m1,在旁边的相对较小的部分为旁瓣s1。
94.如图7所示,在自由空间、毫米波天线模组上方无后盖的情况一之下,毫米波电磁波信号的0
°
波束的主瓣m1主要集中在0
°
方向上,而旁瓣s1很小,此时,辐射能量主要集中在0
°
方向上的主瓣m1,毫米波电磁波信号的0
°
波束损耗很小,增益很大,大致为11.70db。毫米波电磁波信号的30
°
波束的主瓣m1也主要集中在30
°
方向上,而旁瓣s1很小,辐射能量主要集中在30
°
方向上的主瓣m1,此时,毫米波电磁波信号的30
°
波束损耗也很小,增益很大,大致为10.60。而如图7所示,毫米波电磁波信号的45
°
波束的主瓣m1也主要集中在45
°
方向上,而旁瓣s1很小,时,辐射能量主要集中在45
°
方向上的主瓣m1,此时,毫米波电磁波信号的45
°
波束损耗也很小,增益也很大,大致为9.804db。
95.因此,通过多个方向波束的天线辐射方向图也可以看出,在自由空间、毫米波天线模组上方无后盖的情况一之下,毫米波电磁波信号的回波损耗是很低的。
96.如图8所示,在毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构的情况二下,如前所述的,毫米波天线模组上方有后盖,
后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构时,不能满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同。如图8所示,毫米波电磁波信号的0
°
波束的主瓣m1较为分散,且旁瓣s1稍大,此时,虽然增益还可以,大致为8.022db,但是辐射能量并不集中,导致了辐射效率低。而如图8所示,毫米波电磁波信号的30
°
波束的旁瓣s1已经较大,此时虽然增益还算可以,有8.050db,由于旁瓣s1已经明显较大,该增益实际上已经是主瓣m1与旁瓣s1的增益,导致本来应该朝30
°
方向辐射的30
°
波束,形成了散射波束,导致效率很低。如图8所示,毫米波电磁波信号的45
°
波束的旁瓣s1已经很大,此时虽然增益还算可以,有8.888db,由于旁瓣s1已经很大,该增益实际上已经大部分为旁瓣s1的增益,导致本来应该朝45
°
方向辐射的45
°
波束,形成了散射波束,导致效率很低。
97.因此,通过多个方向波束的天线辐射方向图也可以看出,在毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖与电路板均未设置同相反射结构的情况二之下,辐射效率低,毫米波电磁波信号的回波损耗是很低的。
98.如图9所示,在毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖上设置有同相反射结构下的毫米波电磁波信号的情况三之下,毫米波电磁波信号的0
°
波束的主瓣m1主要集中在0
°
方向上,而旁瓣s1很小,此时,辐射能量主要集中在0
°
方向上的主瓣m1,毫米波电磁波信号的0
°
波束损耗很小,增益很大,大致为13.94db,而实现了0
°
波束的高增益的效果。毫米波电磁波信号的30
°
波束的主瓣m1也主要集中在30
°
方向上,而旁瓣s1很小,此时,辐射能量主要集中在30
°
方向上的主瓣m1,毫米波电磁波信号的30
°
波束损耗也很小,增益很大,大致为14.28db,而实现了30
°
波束的高增益的效果。而如图9所示,毫米波电磁波信号的45
°
波束的主瓣m1也主要集中在45
°
方向上,而旁瓣s1很小,此时,辐射能量主要集中在45
°
方向上的主瓣m1,毫米波电磁波信号的45
°
波束损耗也很小,增益很大,大致为12.75db,而实现了45
°
波束的高增益的效果。且在情况三之下,辐射能量主要集中在各个方向上的主瓣m1,因此,辐射效率高。
99.因此,通过多个方向波束的天线辐射方向图也可以看出,在毫米波天线模组上方有后盖,后盖与电路板之间的距离为λ/4,且后盖上设置有同相反射结构下的毫米波电磁波信号的情况三之下,毫米波电磁波信号的增益很大,辐射效率高。
100.因此,通过上述多个方向波束的天线辐射方向图,也印证了:当只有后盖上设置有同相反射结构时,后盖与电路板之间的距离为λ/4时,可以满足毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同。
101.其中,图7至图9具体也是仿真各种情况下毫米波电磁波信号透射出去的毫米波电磁波信号的天线辐射方向图。
102.在一实施例中,同相反射结构a1为单层结构,当后盖120设置有所述同相反射结构a1时,所同相反射结构a1设置于后盖120的朝向电路板300的面;当电路板300设置有同相反射结构a1时,同相反射结构a1设置于电路板300的朝向后盖120的面。
103.其中,如图2至图5所示,示意出了同相反射结构a1为单层结构时的设置位置。
104.请参阅图10,为本技术一实施例中的后盖120设置有同相反射结构a1时的平面示意图。其中,图10为从后盖120的内表面侧,即靠近电路板300的一侧进行观看的示意图。如
图10以及图2至图5所示,同相反射结构a1可包括多个间隔设置的反射单元r1,每一反射单元r1均为单层金属结构。
105.其中,每一反射单元r1的单层金属结构可构成电容、电感而形成lc并联谐振电路,通过lc并联谐振电路实现同相反射特性。通过分析,当形成lc并联谐振电路时,可以使得呈现对毫米波电磁波信号时,接收的毫米波电磁波信号的相位与反射的毫米波电磁波信号的相位同相,即实现同相反射特性。
106.其中,图10所示的反射单元r1的形状仅仅是示例,并不代表反射单元r1的实际形状。在同相反射结构a1为单层结构时,每个反射单元r1的实际形状,可根据构成电容、电感而形成lc并联谐振电路的需求进行设置。
107.请一并参阅图11,为本技术一实施例中的后盖120的结构示意图。如图11所示,后盖120包括依次层叠设置的内膜层120a以及后盖本体120b,内膜层120a具有特定的图案和/或颜色,后盖本体120b为透明材质制成,内膜层120a设置于后盖本体120b的朝向电路板300的面,当后盖120设置有所述同相反射结构a1时,所述同相反射结构a1具体设置于内膜层120a的朝向电路板300的面。
108.其中,后盖本体120b具体可为玻璃,内膜层120a的图案和/或颜色通过后盖本体120b呈现出来,以作为后盖120的图案和/或颜色。其中,当同相反射结构a1为单层结构时,后盖本体120b可为后盖120的最外层。
109.其中,每一反射单元r1可为通过移印或丝印银浆工艺形成于该内膜层120a上。
110.从而,在一实施例中,同相反射结构a1为单层结构,仅需在后盖120的朝向电路板300的一侧设置该同相反射结构a1,具体的,为在后盖120的内膜层120a的朝向电路板300的一侧设置该同相反射结构a1,不影响后盖120的外观,且简化了工艺。
111.其中,当同相反射结构a1为单层结构,且当所述后盖120设置有所述同相反射结构时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号为到达反射单元r1的毫米波电磁波信号,电路板300与后盖120之间的距离满足每次到达反射单元r1的毫米波电磁波信号的相位相同。
112.具体的,当同相反射结构a1为单层结构,当只有后盖120设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离具体为未设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120的反射单元r1之间的距离。当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300中的反射单元r1与未设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离。当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300中的反射单元r1与设置有同相反射结构a1的后盖120中的反射单元r1之间的距离。
113.其中,反射单元r1之间的间距很小,可明显小于反射单元r1的尺寸,因此,虽然同相反射结构a1包括的为多个间隔设置的反射单元r1,由于反射单元r1之间的间距很小,电路板300和后盖120中的至少一个设置有同相反射结构a1时,能够确保在电路板300和后盖120之间反射的毫米波电磁波信号发射至同相反射结构a1的反射单元r1上,而被反射单元r1反射。
114.请一并参阅图12及图13,图12为本技术另一实施例中的后盖120的结构示意图。图13为本技术另一实施例中的反射单元r1的示意图。
115.其中,在另一实施例中,同相反射结构a1为双层结构,包括第一结构层a11以及第
二结构层a12,如图12所示,当后盖120设置有同相反射结构a1时,同相反射结构a1的第一结构层a11设置于后盖120的朝向电路板300的面,第二结构层a12设置于后盖120中。其中,图12仅示意出了同相反射结构a1设置于后盖120中的示意图,相应的,当电路板300设置有同相反射结构a1时,同相反射结构a1的第一结构层a11设置于电路板300的朝向后盖120的面,第二结构层a12设置于电路板300中的某一层或者电路板300的背离后盖120的面。
116.如图12以及图13所示,同相反射结构a1包括多个间隔设置的反射单元r1,每一反射单元r1包括第一反射结构r11以及第二反射结构r12,所有反射单元r1的第一反射结构r11形成所述第一结构层a11,所有反射单元r1的第二反射结构r12形成所述第二结构层a12。其中,多个间隔设置的反射单元r1为在沿着与后盖120的厚度方向垂直的平面上间隔设置,每一反射单元r1包括的第一反射结构r11以及第二反射结构r12在后盖120的厚度方向上间隔设置。
117.其中,当同相反射结构a1为双层结构,且所述后盖设置有所述同相反射结构时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号为到达第一反射结构r11/第一结构层a11的毫米波电磁波信号,电路板300与后盖120之间的距离满足每次到达所述第一反射结构/第一结构层a11的毫米波电磁波信号的相位相同。
118.具体的,当同相反射结构a1为双层结构时,当只有后盖120设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离具体为未设置有同相反射结构a1的电路板300与设置有同相反射结构a1的后盖120的第一反射结构r11/第一结构层a11之间的距离。当只有电路板300设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300中的第一反射结构r11/第一结构层a11与未设置有同相反射结构a1的后盖120之间的距离。当后盖120和电路板300均设置有同相反射结构a1时,电路板300与后盖120之间的距离为设置有同相反射结构a1的电路板300中的第一反射结构r11/第一结构层a11与设置有同相反射结构a1的后盖120中的第一反射结构r11/第一结构层a11之间的距离。
119.其中,如图13所示,每一反射单元r1的第一反射结构r11与第二反射结构r12在所述后盖的厚度方向上对应设置。
120.其中,如图13所示,第一反射结构r11为方形金属片,第二反射结构r12为十字形金属片。其中,本技术一些实施例中,第一反射结构r11具体为正方形金属片。在其他实施例中,第一反射结构r11也可以为长方形金属片。
121.其中,每一反射单元r1的第一反射结构r11与第二反射结构r12在所述后盖的厚度方向上对应设置,可指的是,每一反射单元r1的第一反射结构r11与第二反射结构r12的几何中心在后盖的厚度方向上的投影重合。通过将第一反射结构r11设置为方形金属片,第二反射结构r12设置为十字形金属片,且每一反射单元r1的方形金属片与十字形金属片的几何中心在后盖120的厚度方向的投影重合,可有效提升同相反射的精度。
122.其中,如图13所示,在一些例子中,为方形金属片的第一反射结构r11的尺寸可小于为十字形金属片的第二反射结构r12的尺寸。
123.其中,在另一实施例中,通过将同相反射结构a1设置为双层结构,由于双层结构更有利于实现对毫米波电磁波信号的同相反射,可有效提升同相反射结构a1的同相反射特性。
124.如图12所示,当同相反射结构a1为双层结构时,后盖120包括依次层叠设置的内膜
层120a、后盖本体120b以及外膜层120c,内膜层120a设置于所述后盖本体120b的朝向电路板300的面,外膜层120c设置于后盖本体120b的背离电路板300的面,当后盖120设置有同相反射结构a1时,同相反射结构a1的第一结构层a11设置于内膜层120a的朝向电路板300的面,第二结构层a12设置于后盖本体120b与外膜层120c之间。
125.其中,内膜层120a具有特定的图案和/或颜色,后盖本体120b为玻璃材料制成,外膜层120c为透明材料制成,外膜层120c用于对第二结构层a12进行保护,内膜层120a的图案和/或颜色通过所述后盖本体120b以及外膜层120c呈现出来,以作为后盖120的图案和/或颜色。
126.从而,当同相反射结构a1为双层结构时,后盖120可进一步包括外膜层120c,以对同相反射结构a1进行整体保护。其中,在一些实施例中,外膜层120c也可以具有图案和/或颜色,而与内膜层120a配合呈现整体的图案和/或颜色,且对同相反射结构a1进行遮挡。
127.其中,外膜层120c可为透明树脂、透明塑胶等材料制成。
128.其中,第二结构层a12设置于后盖本体120b与外膜层120c之间,可通过多种方式实现。在一种实现方式中,第二结构层a12可先形成在外膜层120c的表面上,然后将形成有第二结构层a12的外膜层120c的形成有第二结构层a12的面朝向后盖本体120b的远离内膜层120a的表面,而通过粘接等方式贴附在后盖本体120b的远离内膜层120a的表面。在第二种方式中,可先对后盖本体120b的背离内膜层120a的表面进行蚀刻形成与第二结构层a12对应的收容槽,然后将金属线路等埋入该收容槽形成该第二结构层a12,然后再在后盖本体120b的背离内膜层120a的表面上覆盖该外膜层120c。
129.在一些实施例中,例如,在上述的第一种实现方式中,该外膜层120c可包括透明膜层以及设置于透明膜层的远离后盖本体120b的表面的镀膜层,第二结构层a12形成在透明膜层的背离镀膜层的表面上,镀膜层具有特定的图案和/或颜色,而与内膜层120a配合呈现整体的图案和/或颜色,且对同相反射结构a1进行遮挡。在另一些实施例中,例如,在上述的第二种实现方式中,该外膜层120c可以仅仅是镀膜层,直接通过镀膜等工艺覆盖在后盖本体120b的背离内膜层120a的表面上。
130.请参阅图14,为本技术另一实施例中的后盖120设置有同相反射结构a1时示意出该同相反射结构a1的平面示意图。其中,图14为从后盖120的外表面侧,即背离电路板300的一侧进行观看的示意图。如图14所示,同相反射结构a1包括的多个间隔设置的反射单元r1呈矩阵分布在后盖120上。由于为方形金属片的第一反射结构r11的尺寸小于为十字形金属片的第二反射结构r12的尺寸,且由于方形金属片的第一反射结构r11设置于内膜层120a的朝向电路板300的一侧,因此,图14中,从后盖120的外表面侧进行观看时,只能看到为十字形金属片的第二反射结构r12。
131.从图14中看,第二反射结构r12之间的间距很小。在一些实施例中,相邻的第二反射结构r12可彼此连接,而能够形成一个整体的第二结构层a12,便于制造和形成于后盖120中。其中,由于第一反射结构r11小于第二反射结构r12,因此,多个反射单元r1的第一反射结构r11之间是间隔设置的。
132.具体的,如图14所示,由于第二反射结构r12是十字形金属片,相邻的第二反射结构r12是通过十字形金属片的四个凸出部彼此连接,而十字形金属片之间通过四个突出部之间形成间隔j1,而可供内膜层120a呈现对应的图案和/或颜色,且能够保证反射效果。
133.其中,图14还示意出了毫米波天线模组400的位置,从图14可以看出,毫米波天线模组400在同相反射结构a1上的投影大致位于同相反射结构a1的中间位置。
134.其中,图12至图14均以同相反射结构a1设置于后盖120中为例进行说明。如前所述的,当同相反射结构a1为双层结构,当电路板300设置有同相反射结构a1时,同相反射结构a1的第一结构层a11设置于电路板300的朝向后盖120的面,第二结构层a12设置于电路板300中的某一层或者电路板300的背离后盖120的面。其中,当电路板300设置有同相反射结构a1时,对应设置有同相反射结构a1的电路板300的区域中为去除线路和铜箔等的净空区域,从而,不会对毫米波电磁波信号的传输产生阻挡和干扰。
135.其中,设置于电路板300中的同相反射结构a1的结构与前述设置于后盖120中的同相反射结构a1的结构相同,具体可参见前面的描述,在此不再赘述。
136.其中,第一结构层a11与第二结构层a12一起构成lc并联谐振电路,如前所述的,当形成lc并联谐振电路时,可以使得呈现对毫米波电磁波信号时,接收的毫米波电磁波信号的相位与反射的毫米波电磁波信号的相位相同,即实现同相反射特性。具体的,当后盖120或电路板300设置有同相反射结构a1时,到达后盖120或电路板的毫米波电磁波信号为先传输至第一结构层a11,然后再通过第一结构层a11与第二结构层a12一起构成lc并联谐振电路进行反射,而能够使得从任一第一结构层a11入射的毫米波电磁波信号的相位与该第一结构层a11出射的毫米波电磁波信号的相位相同,而实现同相反射特性。
137.本技术实施例中,当后盖120或电路板300设置有同相反射结构a1,该同相反射结构a1可以设置于后盖120或电路板300的相应表面的整个区域,也可以仅设置于后盖120或电路板300的相应表面的部分区域。其中,同相反射结构a1设置于后盖120或电路板300的相应表面的部分区域,可以是以毫米波天线模组400在后盖120或电路板300上的投影区域为中心,向周围辐射预设范围的目标区域。由于毫米波电磁波信号在后盖120和电路板300之间多次反射后,能量会逐渐衰减,其中,该目标区域的最边缘位置可为毫米波电磁波信号的反射能量很小,可以忽略的位置,例如已经为原始能量的1/100。或者,同相反射结构a1设置于后盖120或电路板300的相应表面的部分区域,可以是以毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号的波束在后盖120上的投射范围为中心,向周围辐射预设范围区域的目标区域,此时,同相反射结构a1设置于后盖120或电路板300的相应表面的部分区域均可为对应该目标区域的区域。其中,前述的毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号的波束在后盖120上的投射范围,可为前述的毫米波电磁波信号在正负45
°
范围内进行扫描的扫描波束在后盖120上的投射范围。
138.在一些实施例中,当后盖120以及电路板300均设置有同相反射结构a1时,后盖120设置的同相反射结构a1与电路板300设置的同相反射结构a1可相同或不同。例如,后盖120设置的同相反射结构a1与电路板300设置的同相反射结构a1可均为前述的单层结构或者双层结构,或者,后盖120设置的同相反射结构a1为单层结构,电路板300设置的同相反射结构a1则为双层结构,或者,后盖120设置的同相反射结构a1为双层结构,电路板300设置的同相反射结构a1则为单层结构。
139.从而,后盖120以及电路板300可根据各自的结构等方面的考虑,选择设置单层结构的同相反射结构a1或者双层结构的同相反射结构a1,能够更适配自身结构和整机布局需求。
140.如前所述的,由于同相反射结构a1的反射单元r1之间的间距很小,电路板300和后盖120中的至少一个设置有同相反射结构a1时,能够确保在电路板300和后盖120之间反射的毫米波电磁波信号发射至同相反射结构a1的反射单元r1上。而不论是前述的单层结构的同相反射结构a1或者双层结构的同相反射结构a1中的反射单元r1,由于前述的结构以及反射单元r1之间都具有一定间距,能够使得毫米波电磁波信号不会形成沿着电路板300或后盖120的表面传播的表面波。从而,如前所论述的,本技术的同相反射结构a1还可减少甚至消除在设置有同相反射结构a1的后盖120和/或电路板300产生的表面波,从而避免由于产生表面波而导致的能量损耗。
141.其中,如前述的图5所示,当后盖120以及电路板300均设置有同相反射结构a1时,由于电路板300上还设置有毫米波天线模组400,电路板300上设置的同相反射结构a1的区域可小于后盖120上设置的同相反射结构a1的区域。例如,电路板300上设置的同相反射结构a1的区域可对应为后盖120上的同相反射结构a1去除与毫米波天线模组400对应区域部分之外的区域。
142.请一并参阅图15以及图16,图15为仿真毫米波电磁波信号通过设置有同相反射结构的后盖的反射相位示意图,图16为仿真毫米波电磁波信号通过设置有同相反射结构的后盖的反射幅度示意图,也即回波损耗/反射系数示意图。
143.其中,图15以及图16中,为以毫米波电磁波信号为频率是28ghz的毫米波电磁波信号作为测试用信号,并以后盖120为玻璃材质的后盖、同相反射结构a1为前述的双层结构为例进行仿真测试。
144.从图15可以看出,设置有同相反射结构a1的后盖120对28ghz的毫米波电磁波信号的反射的相位等于0,因此,通过仿真测试可以看出,设置有同相反射结构a1的后盖120能够实现同相反射特性。
145.从图16可以看出,设置有同相反射结构的后盖120的反射幅度仍然较大,也即回波损耗/反射系数仍然较大,有大约-2.15db,因此,能够使得大部分毫米波电磁波信号被反射,少部分被透射出去,而通过本技术的方案,由于毫米波天线模组发射的毫米波电磁波信号在电路板与后盖之间进行多次反射时,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同,也即每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,因此,所有透射出去的毫米波电磁波信号由于相位相同,会互相增益,最终整体的回波损耗会较低,基本能够实现全透射的效果。
146.其中,需要说明的是,图16仅仅是仿真毫米波电磁波信号经后盖120反射一次的回波损耗示意图,且并没有考虑距离因素。而如前所述的,前述的图6是仿真各种情况下毫米波电磁波信号透射出去的毫米波电磁波信号的整体回波损耗示意图,例如,毫米波电磁波信号经过设置有同相反射结构a1的后盖120透射出去的整体回波损耗示意图。因此,虽然毫米波电磁波信号经后盖120反射一次的回波损耗/反射系数较高,但是,每次到达后盖的毫米波电磁波信号的相位基本相同,也即每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,因此,所有透射出去的毫米波电磁波信号由于相位相同,会互相增益,最终整体的回波损耗会较低。
147.其中,本技术实施例中,不论同相反射结构a1为单层结构还是双层结构,同相反射结构a1包括的多个反射单元r1可以是如前所述的呈矩阵排列,也可以排列成以毫米波天线
模组400为中心的多个具有不同半径的圆环阵列,也可以时其他排列方式。也可以考虑毫米波电磁波信号的波束在后盖120上的投射范围以及扫描方向,沿着扫描方向排列成多行多列。
148.请一并参阅图17及图18,图17为本技术一实施例中的毫米波天线模组400的平面示意图。图18为本技术一实施例中的毫米波天线模组400的横截面示意图。
149.在一实施例中,毫米波天线模组400包括多个天线401,多个天线401组成天线阵列。前述的毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号的波束在后盖120上的投射范围,指的是该多个天线发射的毫米波电磁波信号的波束在后盖120上的投射范围,前述的毫米波天线模组400在后盖120上的投影,指的是多个天线在后盖120上的投影。其中,天线401为毫米波天线,多个天线401组成的天线阵列为毫米波天线阵列。
150.如图17以及图18所示,毫米波天线模组400还包括天线基板402,多个天线401设置于天线基板402,且间隔排列成一行。其中,天线基板402为绝缘介质基板。
151.如图18所示,天线基板402包括第一面402a和第二面402b,当毫米波天线模组400设置于电路板300上时,第一面402a为朝向后盖120的面,第二面402b为背离后盖120的面。每一天线401包括上金属片401a以及下金属片401b,其中,上金属片401a以及下金属片401b间隔设置,且上金属片401a以及下金属片401b在从第一面402a至第二面402b的方向上的投影大致重合。如图15所示,上金属片401a设置于天线基板402中的靠近第一面402a的位置,下金属片401b设置于天线基板402中的靠近第二面402b的位置。上金属片401a与下金属片401b为贴片状,且大致平行于天线基板402中的第一面402a和第二面402b设置,也即,大致平行于后盖120的内面或电路板300的面。
152.其中,下金属片401b上设置有馈点k1,下金属片401b通过馈点k1与馈源(图中未示)连接,且下金属片401b与上金属片401a通过空间耦合,而将馈电信号传输至上金属片401a,从而通过上金属片401a与下金属片401b产生毫米波电磁波信号,并通过上金属片401a将毫米波电磁波信号朝向后盖120的方向辐射出去。
153.其中,每一天线401的结构相同,故以上仅以一个天线401为例进行说明。
154.其中,每一天线401通过上金属片401a以及下金属片401b构成贴片天线,且可通过激光镭射工艺等成型在天线基板402中。或者,每一天线401也可为设置于天线基板402中上的fpc(flexible printed circuit,柔性电路板)天线。其中,fpc天线指的是形成于fpc上的金属天线图案,所述fpc天线可通过粘接、嵌设、焊接等方式固定于所述天线基板402上。
155.其中,毫米波天线模组400可承载于电路板300的朝向后盖120的面上。或者,电路板300的朝向后盖120的面上可开设贯穿或者不贯穿电路板300的槽,毫米波天线模组400收容于槽中,从而有利于减小整机厚度。
156.上述毫米波天线模组400的结构可为电子设备1000包括的毫米波天线模组400的结构,也可为前述的仿真中采用的毫米波天线模组的结构。
157.在其他实施例中,毫米波天线模组400也可为其他结构,例如,毫米波天线模组仅包括一个或多个天线401,不包括天线基板402,且天线401为与上述不同的结构,例如,可为pifa(planner invented f antenna,平面倒f形天线),天线401直接形成在电路板300上。
158.本技术中,虽然后盖120会对毫米波电磁波信号进行反射,但是通过对电路板300与后盖120之间的距离进行设置,毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板
300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同,由于每次到达后盖120的毫米波电磁波信号会部分透射,而透射出去的毫米波电磁波信号的相位等于到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位,因此,每次透射出去的毫米波电磁波信号的相位相同,相同相位的毫米波电磁波信号互相加强,相互增益,最终的整体回波损耗较低,而不仅可以让大部分电磁波能量透过后盖,还能产生高增益的效果。相比未设置该同相反射结构a1,本技术通过在后盖120和电路板300中的至少一个设置同相反射结构a1,能够使得电路板300与后盖120之间以更小的距离,就能够实现毫米波天线模组400发射的毫米波电磁波信号在电路板300与后盖120之间进行多次反射时,每次到达后盖120的毫米波电磁波信号的相位相同,减少整机厚度,且能提升天线辐射性能。其中,具体的原理将在后面进行阐述。
159.以上描述,仅为本技术的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内;在不冲突的情况下,本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此,本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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